Evaluación de una matriz experimental de relleno óseo a base de nanohidroxiapatita obtenida de cáscara de huevo de gallina y nanopartículas de plata

Abstract

Introducción: La hidroxiapatita es el principal componente mineral del tejido óseo en los seres humanos. Existe en la literatura múltiples estudios de obtención de hidroxiapatita a partir de residuos naturales de origen animal, acuático, coralino y de cáscara de huevo. Objetivo: Desarrollar una matriz experimental de relleno óseo a base de nanohidroxiapatita obtenida de cáscara de huevo de gallina con nanopartículas de plata. Evaluar la densidad ósea neoformada en alveolos tratados con esta matriz de relleno óseo experimental utilizando la histomorfometría ósea en un modelo animal. Material y métodos: Se sintetizó nanohidroxiapatita a partir de cáscaras de huevo de gallina bajo el método sol-gel y nanopartículas mediante el método de coprecipitación química. La caracterización de esta matriz experimental se dio mediante la técnica de difracción de rayos X. Se evaluó la citotoxicidad mediante la prueba CC50 en líneas celulares Madin Darby Canine Kidney y susceptibilidad antibiótica contra Streptococco gordonii, Fusobacterium nucleatum y Porphyromonas gingivalis. Para evaluar neoformación ósea, se evaluaron 15 ratas albinas Holtzman. Se realizó la extracción de las primeras molares superiores derecha e izquierda. Se clasificaron los modelos animales en 3 grupos de estudio: G1: se injertó la Hidroxiapatita sintética comercial GenPhos HA TCP-Baumer, Sao Paulo, Brasil; G2: se injertó la matriz de relleno óseo experimental a base de nanohidroxiapatita tomada de cáscara de huevo de gallina sola y G3: se injertó la matriz de relleno óseo experimental a base de nanohidroxiapatita tomada de cáscara de huevo de gallina más nanopartículas de plata. Para la determinación de la neoformación ósea se realizó un análisis histomorfométrico mediante imágenes del tejido óseo del alveolo a los 30 días, las cuales fueron delimitadas y procesadas en el programa IMAGE J. Resultados: Se sintetizó nanohidroxiapatita a partir de cáscara de huevo de gallina y nanopartículas de plata identificando fases cristalinas con una estructura ordenada y periódica. La prueba de citotoxicidad mostró que la matriz experimental de nanohidroxiapatita más nanopartículas de plata alcanza su cc50 a los 93mg/ml, lo que demuestra que no son tóxicas para las células. La prueba se susceptibilidad antibiótica evidenció que la matriz experimental tiene efecto antibacteriano sobre las cepas de Streptococco gordonii y Fusobacterium nucleatum. Finalmente, la matriz experimental demostró tener una mayor neoformación ósea a los 30 días de injertado en comparación con una matriz sintética comercial (p = 0.031). Conclusión: El relleno experimental de nanohidroxiapatita obtenida de cáscara de huevo de gallina más nanopartículas de plata demostró no ser tóxica, presentó efecto antimicrobiano frente las cepas S. gordonii y F. nucleatum y promovió mayor neoformación ósea.

Introduction: Hydroxyapatite is the main mineral component of bone tissue in humans. There are multiple studies in the literature on obtaining hydroxyapatite from natural residues of animal, aquatic, coral and eggshell origin. Objective: To develop an experimental bone filler matrix based on nanohydroxyapatite obtained from chicken eggshell with silver nanoparticles. To assess newly formed bone density in alveoli treated with this experimental bone filler matrix using bone histomorphometry in an animal model. Material and Methods: Nanohydroxyapatite was synthesized from chicken eggshells under the sol-gel method and nanoparticles by the chemical coprecipitation method. The characterization of this experimental matrix was given by the X-ray diffraction technique. Cytotoxicity was assessed by the CC50 test in Madin Darby Canine Kidney cell lines and antibiotic susceptibility against Streptococco gordonii, Fusobacterium nucleatum and Porphyromonas gingivalis. To evaluate new bone formation, 15 Holtzman albino rats were assessed. The upper right and left first molars were extracted. The animal models were classified into 3 study groups: G1: commercial synthetic Hydroxyapatite GenPhos HA TCP-Baumer, Sao Paulo, Brazil; G2: the experimental bone filler matrix based on nanohydroxyapatite taken from eggshell of hen alone; and G3: the experimental bone filler matrix based on nanohydroxyapatite taken from chicken eggshell plus silver nanoparticles was grafted. To determine bone neoformation, a histomorphometric analysis was performed using images of the bone tissue of the alveolus at 30 days, which were delimited and processed in the IMAGE J program. Results: Nanohydroxyapatite was synthesized from chicken eggshell and silver nanoparticles, crystalline phases were identified with an ordered and periodic structure. The cytotoxicity test shows that the experimental matrix of nanohydroxyapatite plus silver nanoparticles reaches its cc50 at 93mg / ml, proving not to be toxic to cells. The antibiotic susceptibility test showed that the experimental matrix has an antibacterial effect on the Streptococco gordonii and fusobacterium nucleatum strains. Finally, the experimental matrix showed greater new bone formation 30 days after grafting compared to a commercial synthetic matrix (p = 0.031). Conclusion: The experimental filler of nanohydroxyapatite obtained from chicken eggshell plus silver nanoparticles proved to be non-toxic, exhibited an antimicrobial effect against S. gordonii and F. nucleatum strains, and promoted greater new bone formation.